焊接基础知识及工艺培训.ppt

焊接基础知识及工艺培训 一 焊接基础知识二 公司常用焊接标准三 设计文件工艺性审查四 焊接工艺内容和焊接工艺的编制五 现场问题及处理 一 焊接基础知识 1 焊接的概念2 焊接方法分类3 焊接方法介绍4 焊接方法的选择5 熔焊接头的基本类型6 焊缝表示方法7 常用坡口的类型8 设计员应了解的常用焊接标准 1 焊接的概念 焊接 焊接是一种不可拆卸的连接方法 是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连结成一体的工艺过程 促使原子或分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压 或同时加热又加压 2 焊接方法分类 主要焊接方法及代号 3 焊接方法介绍 3 1氧乙炔火焰气焊 G 311 原理 气焊时 焊接熔池是由火焰加热所形成 火焰是由可燃气体与氧气的化学反应产生的 火焰的热量使材料熔化 通常用手将焊棒送入熔化区 把焊接坡口填满 火焰气体覆盖着熔池 并保护熔池免受空气的影响 应用范围 主要用于非合金 低合金钢板和管材的焊接 也可用于铸铁的焊接 用于除立向下以外所有焊接位置的管道工程 车体结构 安装和修理等焊接 板厚 约从0 8mm至6mm 3 2焊条电弧焊 E 111 原理 用涂药焊条进行焊条电弧焊接时 焊接电源提供焊接电流 使之在焊条和工件之间产生一个燃烧的电弧 电弧的温度高于4000 电弧的热量使母材和焊条熔化 熔化的焊条以熔滴状向母材过渡 焊条药皮受热作用产生气体与熔渣 保护焊条末端 过渡的熔滴以及母材上的液态金属 使其免受空气的有害影响 凝固的熔渣覆盖着焊缝金属 同样起着保护作用 应用范围 适用于全位置焊接 工件厚度3 以上的低碳钢 低合金钢和高合金钢的连接焊接及堆焊 3 3钨极惰性气体保护焊 WIG 141 原理 钨极气体保护焊接法分为钨极惰性气体保护焊 WIG 钨极等离子焊 WP 和钨极氢原子焊 WHG 三种 钨极惰性气体保护焊焊接时 在焊炬中夹持的非熔化的钨极和工件之间燃烧着的电弧所产生的能量使材料熔化 通常使用焊棒作为填充材料进行焊接 惰性保护气体如氩 氦或它们的混合气体保护钨极和焊缝 使之免受空气的侵入 工件的加热集中在由针状钨极产生的小电弧区域上 因此特别有利于薄壁构件的焊接 钨极惰性气体保护焊接时 既不形成熔渣 也不会出现焊缝表面的氧化现象 应用范围 适用于于工件厚度0 5 4 0 范围内的钢及有色金属全位置连接焊接 以及堆焊 3 4熔化极气体保护焊 MSG MIG131 MAG135 原理 熔化极惰性气体保护焊 MIG 和熔化极活性气体保护焊 MAG 均属于熔化极气体保护焊接法 通过软管束 将保护气体 焊接电流和作为焊接填充材料的焊丝送入焊炬 送丝机构通过焊炬导电咀的滑动接触面将焊接电流传输到焊炬中正在移动着的焊丝上 在焊丝与工件之间可见的燃烧电弧供给焊丝熔化和工件所需要的能量 电弧温度约高达10000 焊接有色金属时 用惰性气体保护熔池 焊接碳钢 低合金钢和高合金钢时 一般采用通过导电咀直接传输到离电弧很近的部位 如此可使焊丝具有较高的电流承载能力从而也提高了熔敷率 应用范围 适于工件厚度0 6 100mm范围内的全位置连接焊接 以及堆焊 3 5埋弧焊 UP 12 原理 焊丝盘 送丝机构 导电咀以及焊剂都安装在一个行走小车上 焊接电流 电流强度200 2000安培 通过导电咀里的滑动接触面传输到移动着的焊丝上 焊丝端部与工件之间的电弧埋在焊剂层下不可见地燃烧 电弧的能量熔化工件 且熔深较深 焊丝被熔化且以熔滴形式过渡 部分熔化成液态的焊剂形成保护渣层覆盖在焊缝金属上 焊接电流通过导电咀直接传输到焊丝端部 如此可使焊丝具有较大的电流承载能力 从而提高了熔敷率 应用范围 主要用于工件厚度8 以上的碳钢 低合金钢和高合金钢长焊缝的水平位置 包括船形位置 连接焊接 以及用带极堆焊高合金钢的堆焊层 尤其在容器制造 钢结构 造船工业和车辆制造中获得了广泛的应用 3 6电阻点焊 RP 21 原理 将待焊接的金属件搭接放置在两个电极之间 通过电极施加一定的力将板材压在一起以后 在给定的时间内 瞬间 电流从一个电极通过板材流到另一个电极 在电阻最大的部分 即板材与板材的接触部位 由于电阻产生的热量熔化了接触部分的材料 断电后 在电极压力的作用下 熔池凝固 应用范围 适用于工件厚度0 5 3 0 范围内的钢板或铝板焊接 尤其适用于成批生产中 3 7激光焊 LA 52 原理 激光焊接是激光最先工业应用的领域之一 激光焊接有两种基本模式 即热导焊接和深熔焊接 激光热导焊接类似于TIG焊 表面吸收激光能量 通过热传导的方式向内部传递 激光深熔焊和电子束焊相似 高功率密度激光引起材料局部蒸发 在蒸发压力作用下熔池表面下陷形成小孔 激光束通过 小孔 深入到熔池内部实现焊接 应用范围 它可用于几乎所有焊接 厚度从0 01 200mm 3 8电子束焊 EB 51 原理 高压加速装置形成的高功率电子束流 通过磁透镜会聚 得到很好的焦点 其功率密度可达104 109W mm2 轰击置于真空或非真空的焊件时 电子的动能转变为热能 熔化金属实现焊接 应用范围 电子束可用于金属的焊接 一次焊接厚度可达300mm 也可用于表面处理和打孔等 4 焊接方法的选择 正确选择焊接方法的根据是 1 构件的几何形式2 可接近性3 设备4 要求5 材料6 件数7 焊接位置8 经济性 常用焊接方法的适用性 5 熔焊接头与基本类型 焊接接头 焊接接头是指把零件或部件用焊接的方法相互连接起来的区域 熔焊接头由焊缝 熔合区 热影响区及邻近的母材组成 5 1按作用分类的3种接头 焊缝与被焊工件并联的接头 焊缝传递很小的载荷 焊缝一旦断裂 结构不会立即失效 这种接头叫做联系接头 焊缝被称为联系焊缝 焊缝与被焊工件串联的接头 焊缝传递全部载荷 焊缝一旦断裂 结构就会立即失效 这种接头叫做工作 承载 接头 焊缝被称为工作焊缝 此外 还有双重接头 焊缝既起连接作用又起传力作用 这种焊缝就叫做双重性焊缝 如图所示 设计时 联系焊缝无需计算焊缝强度 工作焊缝的强度必须计算 双重性接头只计算焊缝的工作应力 不考虑联系应力 5 1按作用分类的3种接头 5 2熔焊接头的基本类型示意图 5 2熔焊接头的基本类型示意图 6 焊缝表示方法 完整的焊缝符号包括基本符号 指引线 补充符号 尺寸符号及数据等 为了简化 在图样上标注焊缝时通常只采用基本符号和指引线 其他内容一般在有关的文件中 如焊接工艺规程 明确 6 1国标324焊缝表示符号 6 2ISO2553焊缝表示 焊缝的补充说明 焊接位置图示 7 常用的坡口类型 国标985坡口型式 德标DIN8551坡口型式 美标AWSD1 1部分熔透坡口型式 美标AWSD1 1完全熔透坡口型式 二 公司常用焊接标准 1 国家及行业标准2 企业标准 1 国家及行业标准 GB T3375 1994 焊接术语 GB T324 1988 焊缝符号表示法 GB T985 1988 气焊 手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GB T986 1988 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 JB T5000 3 1998 焊接件通用技术要求 JB T5000 2 1998 火焰切割件通用技术要求 GB11345 89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级 JB T4730 2005 压力容器无损检测 GB3323 87 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 2 企业标准 Q DZQ1214 2009 板材 型材拼接工艺守则 Q DZQ128 2004 火焰切割质量 Q DZQ122 2004 剪切工艺守则 Q DZQ129 2004 放样号料工艺守则 Q DZQ123 2004 板材滚曲工艺守则 Q DZQ121 2004 轧制钢材矫正工艺守则 Q DZQ1210 2004 常用焊接材料的验收 Q DZQ1212 2004 焊接结构件组装工艺守则 Q DZQ1216 2006 气体保护电弧焊工艺守则 Q DZQ1220 2006 焊条电弧焊工艺守则 Q DZQ1217 2006 碳弧气刨工艺守则 Q DZ1227 2007 钢结构焊前预热温度与层间温度的控制 Q DZQ1221 2006 火焰矫正工艺守则 Q DZQ1222 2006 钢结构件表面及焊缝质量要求 Q DZQ125 2004 焊接质量检查工艺守则 三 设计文件工艺性审查 1 工艺性审查的主要内容2 结构件材料的选择3 焊接接头设计与选择 1 工艺性审查的主要内容 1 1设计图纸材料选择是否合适 材料的可焊性如何 要避免采用焊接性低劣的母材用于重要承载部件和受压部件 1 2结构件是否有足够的焊接空间 焊接位置是否合适 接头位置的可见度 可达性和可检查性 1 3焊接坡口是否合适 坡口形状和尺寸与相关标准的一致性 接头形式 坡口形状和尺寸的工艺性 经济性和合理性 1 4焊接接头探伤方法和标准的合理性 经济性 1 5异种钢接头的合理性 1 6结构件重量 外形尺寸是否超出车间的生产能力 1 7结构件是否有热处理要求 要求是否合理 2 结构件材料的选择 结构件材料主要包含以下几种1 低碳钢2 中 高碳钢3 低合金钢4 耐热钢5 不锈钢 3 焊接接头设计与选择 焊接接头设计的考虑因素主要有 1 产品结构形状 尺寸 材质及技术要求 2 焊接方法及其接头的基本特性 3 接头承受载荷的性质 大小 如拉伸 压缩 弯曲 交变载荷和冲击等 4 接头的工作环境 如温度 腐蚀介质等 5 焊接变形与控制 以及施焊的难易程度 6 接头焊前的准备和焊接所需费用 3 1焊接结构失效的类型 1 过量变形失效包括过量弹性变形失效和过量塑形变形失效两种 2 断裂失效它包括塑形断裂 脆性断裂 疲劳断裂和蠕变断裂等失效 属于破坏失效 3 表面损伤失效包括腐蚀失效和磨损失效 腐蚀失效又分为应力腐蚀 腐蚀疲劳 氢脆 点蚀 缝隙腐蚀等失效形式 磨损失效又分为粘着磨损 磨料磨损 接触疲劳磨损 微动磨损 气蚀等失效形式 防止失效的合理设计方式 1 减少结构或焊接接头部位的应力集中 尽量采用应力集中系数小的对接接头 避免采用搭接接头 如有可能把T形接头或角接头改成对接接头 2 在满足使用要求下 尽量减少结构的刚度 刚度过大会引起对应力集中的敏感性和大的拘束应力 3 不采用过厚的截面 厚截面结构容易形成三向拉应力状态 拘束塑形变形 而降低断裂韧性并提高脆性转变温度 增加脆断危险 此外 厚板的冶金质量也不如薄板 4 对附件或不受力的焊缝设计给予足够的重视 应和主要承力构件或焊缝一样对待 因为脆性裂纹一旦从这些不受重视部位产生 就会扩展到主要受力的构件中 使结构破坏 3 2焊接的可达性 3 3焊接坡口设计不当的例子 3 4避免层状撕裂的接头形式 四 焊接工艺员的工作内容和焊接工艺的编制 1 焊接工艺员主要工作内容2 工艺性审查的主要内容3 结构件过程卡片的编制4 备料工艺的编制5 焊接工艺的编制 1 焊接工艺员主要工作内容 1 1产品的工艺调研 考察工作 1 2产品的焊接工艺性审查工作 使产品具有合理的制造工艺 1 3编制产品材料定额和运行路线 1 4编制材料汇总表 1 5编制焊接过程卡片 并在焊卡中给出焊材定额 1 6焊接工艺说明卡片 焊接工艺 及工艺明细表 1 7编制焊件检验记录单 1 8焊接专用工装的设计 1 9签发生产制造的焊接图纸及工艺 1 10编制检验计划 与加工工艺员共同完成 2 结构件过程卡片的编制 2 1下料方法 数控切割 光电切割 半自动小车切割 手工切割 剪切 等离子切割 锯切等 2 2下料 焊接工序名称及符号 见工厂标准Q DZ3210 2004 产品制造工序术语及代号 2 3下料方法根据本厂设备具体情况确定 2 4主要注意坡口 压弯 钻孔等 2 5在备注栏作简单的说明 如果要更详细要求 必须编制备料工艺 2 6有加工要求的钢板主要留合适的加工量 一般符合以下要求 外形尺寸 300留3 4 300 1000留4 6 1000 2000留6 8 2000 5000留8 12 5000 10000留12 18 10000 20000留18 24 2 7注意有热处理要求的封闭内腔 在适当的位置要号钻透气孔 3 备料工艺的编制 2 1对板材复验提出要求 2 2焊接收缩量 一般超过1米钢板按1 1000留焊接收缩量 要根据具体情况 截面越小收缩量越大 焊缝越多 越集中收缩量越大 筋板越多收缩量越大 也有0 5 1000的 2 3接料 梁的盖板与腹板的拼接焊缝应相互错开200mm以上 上下盖板的拼接焊缝应错开400mm以上 两腹板的拼接焊缝应尽量避免布置在同一截面上 盖板或腹板的拼接焊缝与筋板 内隔板的距离不应小于100mm 接料一般要求全部进行超声波探伤 避免焊缝接在孔上 2 4留工艺桥 曲形件有时切割后无法压弯 压弯后再切割质量又难以保证 采用留工艺桥的方法解决 2 5下料时注意板材的轧制方向 无特殊要求时 应沿板材轧制方向进行滚曲 2 6二次号瓦 厚度大于50mm的板材下料时应留出切边量 待筒体压头成型后 号切成所需尺寸 切边量为板厚 的2 5 3倍 厚度小于或等于50mm的板材 在弯曲半径较小时 也应留出切边量 2 7为避免压形裂纹 有些弯曲半径较小的压直角弯或小于90 的Q345B板一般压形后打砂 4 焊接工艺的编制 4 1必须编制焊接工艺的零部件 4 2焊接工艺的主要内容4 3焊接工艺评定4 4编制焊接工艺规程4 5预热 根据焊接工艺要求进行预热 4 1必须编制焊接工艺的零部件 4 1 1工艺方案规定的 重大 重要结构件 有行为公差要求的重要焊接件 外协件技术要求 4 1 2首次生产的大型 复杂结构件 4 1 3特殊材料的焊接件 4 1 4设计图纸 合同技术协议规定的 4 2焊接工艺的主要内容 4 2 1焊接方法的选定 4 2 2焊接坡口的选用 4 2 3焊前准备 组装 打磨坡口 清除油污 4 2 4焊接材料与焊接参数的选定 4 2 5焊接顺序 组焊顺序 组立 焊接多次反复进行 4 2 6焊前是否预热及温度 层间温度